光固化成形控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种光固化成形控制装置，包括液槽，液槽底部为柔性透明薄膜，所述液槽固定在刚性框架顶部，所述线性致动器固定在刚性框架内部，所述刚性平板成像元件与线性致动器连接，且刚性平板成像元件位于液槽中心正下方，所述长行程直线模组竖直固定在刚性框架顶部，所述成形平台与长行程直线模组的工作台连接，并与刚性平板成像元件保持平行和中心对齐，所述气密封罩将液槽开口、长行程直线模组以及成形平台密闭，所述气密封罩上有调压阀，所述调压阀与压缩气源连接。本实用新型专利技术的方案经济合理、结构简单、单层固化物剥离迅速、操作与维护便捷，易于在大幅面、高效率光固化三维成形设备中推广应用。

Control device of light curing forming

【技术实现步骤摘要】
光固化成形控制装置
本技术涉及三维打印领域，尤其是一种光固化成形控制装置。
技术介绍
光固化三维成形技术采用特定波长光线，按区域选择性激发光敏树脂发生固化反应，得到单层图案化固化物，并通过连续逐层固化以及固化时的层间粘合作用，实现从单层图案化固化物向复杂三维形体的累积，该方法具有成形速度快、表面质量好、成形装置结构简单的优势，已发展为三维增材制造领域主流成形方法之一。在现有光固化增材设备类型中，下液面光固化成形设备将光学图案投射到光敏树脂液槽的透明底部，而后将光学图案所激发的单层固化物从液槽透明底上剥离，并继续进行下一层固化直至完成全部层的固化成形。只要液槽中的光敏树脂未耗尽，下液面光固化方式可不断在光敏树脂液槽的透明底上得到单层固化物，因此具有成形零件高度不受液槽与液位深度限制的突出优势，且液槽内液体波动亦不影响透明底上所生成单层固化物的平整度，三维成形精度高，是目前光固化设备的主要形态之一由于完整的光固化三维形体是连续多个单层固化物逐层粘结而成的，单层固化物的厚度与平整性直接决定光固化三维成形精度,这使得在液槽透明底与上一层固化物间，维持一层平整且厚度精确的光敏树脂尤为重要。另一方面，将单层固化物从液槽透明底上可靠剥离，且不破坏单层固化物自身及其与上一层固化物的结合强度，则是继续进行下一层光固化成形的必要条件。针对上述两个关切，现有下液面光固化三维成形设备，普遍以刚性平板玻璃支撑柔性透明薄膜的方式构建树脂液槽透明底。当需控制光敏树脂层厚时，线形模组驱动已固化物向液槽底部挤压光敏树脂直至达到目标层厚，多余树脂被排出至液槽其它容积，在已固化物下压与刚性平板玻璃支撑作用下，柔性透明薄膜与树脂液层均保持平整状态；当需从液槽透明底剥离单层固化物时，线性模组向上驱动已固化物，已固化物向上拉动柔性透明薄膜，柔性透明剥离发生弹性变形，弹性变形产生的张力在切向或法向大于单层固化物与柔性透明薄膜粘结强度时，单层固化物与柔性透明薄膜分离。由于单层固化物与柔性透明薄膜间为面与面粘结状态，剥离过程依赖于柔性透明薄膜较大幅度的弹性变形，以产生足够的张力。申请号为2019105022175的专利文献描述了一种局部支撑柔性透明底、线形扫描固化、线形剥离的光固化成形方法，将固化反应的范围和剥离界面从整层缩小至扫描线，明显降低了剥离力，但剥离仍依赖柔性透明底张力。也有其它文献公开报道在液槽中注入过量光敏树脂，并结合可移动平面支撑实现光固化成型控制的方法，通过在固化反应后移开平面支撑，以过量光敏树脂的自重下压柔性透明薄膜以实现剥离，但将过量光敏树脂注入液槽不利于设备运行维护，且会大幅延长光敏树脂使用前的驻留时间、造成品质劣化。目前，在光固化三维成形领域，针对进一步提升光固化三维成形速度的需求，还缺少一种结构简单、动作效率高、操作便捷的光固化成形控制方法。
技术实现思路
本技术要解决上述现有技术的缺点，提供一种结构简单、动作效率高、操作便捷的光固化成形控制装置。本技术解决其技术问题采用的技术方案：这种光固化成形控制装置，包括刚性框架、液槽、刚性平板成像元件、线性致动器、长行程直线模组、成形平台、气密封罩、调压阀、压缩气源和光固化控制器。所述液槽底部为柔性透明薄膜，所述液槽固定在刚性框架顶部，所述线性致动器固定在刚性框架内部；所述刚性平板成像元件与线性致动器连接，且刚性平板成像元件位于液槽中心正下方，所述线性致动器可操纵刚性平板成像元件向上接触并支撑液槽底部的柔性透明薄膜，亦可操纵刚性平板成像元件向下脱离液槽底部的柔性透明薄膜；所述长行程直线模组竖直固定在刚性框架顶部，所述成形平台与长行程直线模组的工作台连接，并与刚性平板成像元件保持平行和中心对齐；所述气密封罩将液槽开口、长行程直线模组以及成形平台密闭；所述气密封罩上有调压阀，所述调压阀与压缩气源连接；所述光固化控制器与刚性平板成像元件、线性致动器、长行程直线模组、调压阀电连接。这种光固化成形控制方法，包括以下步骤：开始光固化前先打开气密封罩，向液槽中注入光敏液态高分子物料，而后关闭气密封罩；光固化控制器发出位移信号至线性致动器，控制线性致动器驱动刚性平板成像元件向上运动，直至接触、支撑并张紧液槽底部的柔性透明薄膜；光固化控制器发出位移信号至长行程直线模组，控制长行程直线模组驱动成形平台向下逼近液槽底部，直至成形平台下表面与刚性平板成像元件支撑部位的柔性透明薄膜，两者间的光敏液态高分子物料达到单层光固化厚度；光固化控制器发出压力调节信号至调压阀，控制调节阀调节气密封罩内的气氛环境压力为常压；将第一层固化物从柔性透明薄膜上剥离时，光固化控制器发出位移信号至线性致动器，控制线性致动器驱动刚性平板成像元件向下运动，直至与柔性透明薄膜分离适当距离，例如3毫米；光固化控制器发出压力调节信号至调压阀，控制调节阀调节气密封罩内的气氛环境压力大于常压，则单层固化物周围的柔性透明薄膜，受气密封罩内外压力差作用向下方膨胀变形，使得柔性透明薄膜与单层固化物粘结部分从边缘向中心区域逐步分离；光敏液态高分子物料在压力作用下，自动流动、填充至单层固化物与柔性透明薄膜分离区域，进一步的，填充至分离区域的光敏液态高分子物料将压力继续传导至分离边界线上，以推动分离过程持续向单层固化物中心区域逼近，直至柔性透明薄膜从单层固化物下表面完全剥离。进行第二层以及后续层光固化之前，光固化控制器发出位移信号至长行程直线模组，控制长行程直线模组驱动成形平台向上移动单层光固化厚度；光固化控制器发出位移信号至线性致动器，控制线性致动器驱动刚性平板成像元件向上返回至柔性透明薄膜的支撑位置；此时，成形平台下方附着的第一层固化物，其下表面与刚性平板成像元件支撑部位的柔性透明薄膜，两者间的光敏液态高分子物料再次恢复到单层光固化厚度。光固化控制器重复前述单层光固化、单层固化物从柔性透明薄膜上剥离，以及后续层光固化之前的准备工序，直至完成全部层光固化，所形成的完整三维形体附着在成形平台下表面。本技术采用线性致动器驱动刚性平板成像元件向上移动，通过刚性平板成像元件对柔性透明薄膜的支撑作用，以及长行程直线模组对成形平台的竖直定位控制，确保整个固化过程中，成形平台或上一层固化物下表面与柔性透明薄膜上表面的夹缝距离与平整度，进而得到平整且层厚精确可调的单层固化物。本技术采用线性致动器驱动刚性平板成像元件向下移动，以解除刚性平板成像元件对柔性透明薄膜的支撑作用，进而通过调压阀调节气密封罩内外差压，在柔性透明薄膜上产生从上向下的压力差，压力差所形成压力自上向下拉扯柔性透明薄膜，使其从单层固化物边缘快速向中心剥离，剥离力大小可通过调压阀调节气密封罩内外差压大小而灵活控制，不依赖于柔性透明薄膜与液槽框体间的初始张紧力，柔性透明薄膜剥离损伤小、使用寿命长。本技术的单层固化物从柔性透明薄膜上剥离时，无需在竖直方向往复移动成形平台，成形平台以及成形平台下方附着的已固化物，对液槽内光敏液态高分子物料无明显搅动，不易产生气泡，进而引发孔隙、空泡等固化物缺陷；本技术的线性致动器动作速度快、固化物剥离过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光固化成形控制装置，包括刚性框架(1)，其特征是：/n刚性框架(1)顶部设有液槽(2)，液槽(2)内设有光敏液态高分子物料(11)，液槽(2)底部为柔性透明薄膜(3)，刚性框架(1)顶部设有竖直固定的长行程直线模组(4)，长行程直线模组(4)上设有与其配合可上下移动的成形平台(5)，成形平台(5)下方附着有已固化物(12)；/n液槽(2)、长行程直线模组(4)、成形平台(5)外设有气密封罩(6)，气密封罩(6)上设有调节阀(7)，调节阀(7)与压缩气源(8)连接，调节阀(7)可用于调节气密封罩(6)内气密环境相对外部大气环境的压力差，当压力差为正值时可使得柔性透明薄膜(3)向下膨胀；/n刚性框架(1)内设有线性致动器(9)，线性致动器(9)与刚性平板成像元件(10)连接，线性致动器(9)可驱动刚性平板成像元件(10)向上运动使其贴紧柔性透明薄膜(3)以对其支撑，线性致动器(9)可驱动刚性平板成像元件(10)向下运动使刚性平板成像元件(10)与柔性透明薄膜(3)分离以解除支撑作用。/n

【技术特征摘要】
1.一种光固化成形控制装置，包括刚性框架(1)，其特征是：
刚性框架(1)顶部设有液槽(2)，液槽(2)内设有光敏液态高分子物料(11)，液槽(2)底部为柔性透明薄膜(3)，刚性框架(1)顶部设有竖直固定的长行程直线模组(4)，长行程直线模组(4)上设有与其配合可上下移动的成形平台(5)，成形平台(5)下方附着有已固化物(12)；
液槽(2)、长行程直线模组(4)、成形平台(5)外设有气密封罩(6)，气密封罩(6)上设有调节阀(7)，调节阀(7)与压缩气源(8)连接，调节阀(7)可用于调节气密封罩(6)内气密环境相对外部大气环境的压力差，当压力差为正值时可使得柔性透明薄膜(3)向下膨胀；
刚性框架(1)内设有线性致动器(9)，线性致动器(9)与刚性平板成像元件(10)连接，线性致动器(9)可驱动刚性平板成像元件(10)向上运动使其贴紧柔性透明薄膜(3)以对其支撑，线性致动器(9)可驱动刚性平板成像元件(10)向...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞红祥，应华，王康恒，
申请(专利权)人：杭州德迪智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33